Hoja de Datos del Emisor y Detector Infrarrojo LTE-3277 - Alta Velocidad, Alta Potencia, Carcasa Transparente - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTE-3277 es un componente optoelectrónico de alto rendimiento diseñado para aplicaciones que requieren tiempos de respuesta rápidos y una salida radiante significativa. Sus ventajas principales radican en la combinación de operación de alta velocidad y alta intensidad radiante, lo que lo hace adecuado para sistemas impulsados por pulsos. El dispositivo está alojado en una carcasa transparente, lo que es beneficioso para aplicaciones donde se requiere un alineamiento óptico preciso o una interferencia mínima del paquete con la luz emitida/detectada. El mercado objetivo incluye automatización industrial, sistemas de comunicación (como transmisión de datos por infrarrojos), aplicaciones de detección y sistemas de seguridad donde la señalización o detección infrarroja confiable es crítica.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar el dispositivo continuamente en o cerca de estos límites.

• Disipación de Potencia (P_D):120 mW. Esta es la potencia total máxima que el dispositivo puede disipar como calor bajo cualquier condición de operación.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):1 A. Esta alta corriente es aplicable solo bajo condiciones de pulsos (300 pulsos por segundo, ancho de pulso de 10 µs). Destaca la capacidad del dispositivo para ráfagas breves de luz de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua (I_F):100 mA. Esta es la corriente máxima en DC que se puede aplicar continuamente al dispositivo.
• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Exceder este voltaje en dirección inversa puede causar ruptura.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C. Este amplio rango garantiza fiabilidad en condiciones ambientales adversas.
• Temperatura de Soldadura de Terminales:260°C durante 6 segundos a 1.6mm del cuerpo. Esto es crítico para los procesos de montaje en PCB para prevenir daños térmicos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C y definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Radiante (I_E):20 mW/sr (Mín), 36 mW/sr (Típ) a I_F= 20mA. Mide la potencia óptica emitida por unidad de ángulo sólido, indicando su brillo.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_P):865 nm (Típica). Esto sitúa al dispositivo en el espectro del infrarrojo cercano, invisible para el ojo humano pero detectable por fotodiodos de silicio.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):25 nm (Típico). Indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):1.45V (Típ), 1.65V (Máx) a I_F= 20mA. Esta es la caída de voltaje a través del dispositivo cuando conduce.
• Variación del Voltaje Directo (ΔV_F):0.4V (Máx). Definida como V_F@50mA - V_F@20mA, indica la característica de resistencia dinámica.
• Corriente Inversa (I_R):10 µA (Máx) a V_R= 5V. Esta es la corriente de fuga cuando el dispositivo está polarizado inversamente.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):25° (Mín), 30° (Típ). Este es el ángulo total en el que la intensidad radiante cae a la mitad de su valor máximo, definiendo la dispersión del haz.
• Centro del Chip:0 a 0.12 mm. Especifica la tolerancia para la posición del dado semiconductor dentro del paquete, importante para el alineamiento óptico.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona varios gráficos que ilustran relaciones clave. Estos son esenciales para el diseño de circuitos y la comprensión del rendimiento en condiciones no estándar.

3.1 Distribución Espectral (Fig. 1)

Esta curva muestra la intensidad radiante relativa en función de la longitud de onda. Confirma el pico en aproximadamente 865 nm y el ancho medio de 25 nm, proporcionando información sobre las características espectrales útiles para el filtrado y la selección del receptor.

3.2 Corriente Directa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 2)

Esta curva de reducción de potencia es crucial para la gestión térmica. Muestra cómo la corriente directa continua máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente, asegurando que el dispositivo permanezca dentro de su área de operación segura (SOA) y límites de disipación de potencia.

3.3 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Fig. 3)

Esta es la curva característica I-V estándar. Demuestra la relación exponencial entre corriente y voltaje, fundamental para diseñar el circuito de excitación, ya sea de corriente constante o pulsada.

3.4 Intensidad Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4) y Corriente Directa (Fig. 5)

La Figura 4 muestra cómo la potencia óptica de salida disminuye al aumentar la temperatura para una corriente de excitación fija (ej., 20mA). Este coeficiente de temperatura es vital para aplicaciones que requieren una salida estable. La Figura 5 muestra cómo la potencia de salida aumenta con la corriente de excitación, destacando la relación no lineal y los efectos de saturación a corrientes más altas.

3.5 Diagrama de Radiación (Fig. 6)

Este gráfico polar representa visualmente el ángulo de visión (2θ_1/2≈ 30°). Los círculos concéntricos representan niveles de intensidad relativa (ej., 1.0, 0.8, 0.6...). Este diagrama es esencial para diseñar sistemas ópticos, lentes y para comprender la distribución espacial de la luz emitida.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo utiliza un paquete estándar de orificio pasante. Las notas dimensionales clave de la hoja de datos incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros (pulgadas entre paréntesis).
• Se aplica una tolerancia general de ±0.25mm(.010") a menos que se especifique lo contrario.
• La protuberancia máxima de resina bajo la brida es de 1.5mm(.059").
• La separación de terminales se mide en el punto donde los terminales salen del cuerpo del paquete.

El material transparente de la carcasa minimiza la absorción de la luz IR emitida y permite la inspección visual del dado interno.

4.2 Identificación de Polaridad

Para un paquete LED estándar, el terminal más largo suele denotar el ánodo (positivo), y el terminal más corto o un lado plano en el borde del paquete denota el cátodo (negativo). Los diseñadores deben consultar el dibujo específico del paquete para una identificación inequívoca.

5. Directrices de Soldadura y Montaje

El valor máximo absoluto para la soldadura de terminales se da explícitamente: 260°C durante un máximo de 6 segundos, medido a una distancia de 1.6mm (0.063 pulgadas) del cuerpo del paquete. Este parámetro es crítico para procesos de soldadura por ola o soldadura manual.

• Soldadura por Reflujo:Aunque no se establece explícitamente para SMD, el límite de 260°C sugiere compatibilidad con muchos perfiles de reflujo sin plomo, siempre que la temperatura máxima y el tiempo por encima del líquido se controlen cuidadosamente para mantener los terminales en la interfaz del paquete dentro de las especificaciones.
• Precauciones:Evitar el estrés mecánico en los terminales. Utilizar alivio térmico apropiado durante la soldadura. No exceder la temperatura y el tiempo especificados.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacenar en un entorno seco y antiestático dentro del rango de temperatura especificado (-40°C a +85°C) para prevenir la absorción de humedad (que puede causar "efecto palomita" durante el reflujo) y daños por descarga electrostática.

6. Sugerencias de Aplicación

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Transmisión de Datos por Infrarrojos:Su capacidad de alta velocidad lo hace adecuado para enlaces de datos compatibles con IrDA, controles remotos y comunicación inalámbrica de corto alcance.
• Detección Industrial:Utilizado en sensores de proximidad, detección de objetos, sistemas de conteo y detección de bordes en automatización. La carcasa transparente es ventajosa.
• Sistemas de Seguridad:Puede usarse en detectores de interrupción de haz para alarmas de intrusión o como fuente de luz invisible para iluminación de CCTV emparejada con cámaras sensibles al IR.
• Interruptores y Codificadores Ópticos:El tiempo de respuesta rápido es ideal para detectar cambios rápidos en posición o velocidad.

6.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Para operación pulsada (utilizando la corriente de pico de 1A), es necesario un circuito excitador de transistor o MOSFET de conmutación rápida. Una resistencia limitadora de corriente es obligatoria para operación en DC para evitar exceder los 100mA de corriente continua.
• Gestión Térmica:Incluso con una disipación máxima de 120mW, asegurar un área de cobre en el PCB o disipación de calor adecuada si se opera cerca de los valores máximos, especialmente a altas temperaturas ambiente. Consultar la curva de reducción de potencia (Fig. 2).
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 30° y el patrón de radiación (Fig. 6) deben considerarse al emparejar con lentes, aperturas o receptores para lograr la forma de haz y sensibilidad de detección deseadas.
• Emparejamiento con Receptor:Cuando se usa como emisor, emparejarlo con un fotodetector (fotodiodo o fototransistor) sensible alrededor de 865 nm para un rendimiento óptimo del sistema.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED infrarrojos estándar, el LTE-3277 se diferencia principalmente por sus capacidades dealta velocidadyalta potenciaen una carcasa transparente. Muchos LED IR estándar tienen clasificaciones de corriente de pico más bajas y tiempos de subida/bajada más lentos, limitando su uso en aplicaciones pulsadas de alto ancho de banda. La combinación de 1A de corriente de pico y la idoneidad para operación pulsada indica un diseño de semiconductor y empaquetado optimizados para una rápida disipación térmica durante pulsos cortos, permitiendo señales más brillantes y rápidas.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este LED directamente con una fuente de 5V?
R: No. Debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Por ejemplo, para lograr I_F=20mA con un V_F~1.5V desde una fuente de 5V: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. Usar el siguiente valor estándar (ej., 180Ω) y verificar la disipación de potencia en la resistencia.

P: ¿Qué significa prácticamente "disponible para operación pulsada"?
R: Significa que la unión semiconductor y el paquete están diseñados para manejar corrientes instantáneas muy altas (hasta 1A) durante duraciones muy cortas (10µs) sin degradación, permitiendo una salida óptica de pico mucho mayor de lo que sugeriría su clasificación en DC. Esto es clave para lograr largo alcance o una alta relación señal/ruido en sistemas pulsados.

P: ¿Por qué es importante el ángulo de visión?
R: Determina la cobertura espacial de la luz emitida. Un ángulo estrecho (como 30°) produce un haz más enfocado, adecuado para comunicación dirigida a larga distancia. Un ángulo más amplio es mejor para iluminación o detección de área amplia a corto alcance.

9. Ejemplo Práctico de Uso

Diseño de un Sensor de Proximidad:El LTE-3277 puede usarse como el emisor en un sensor de proximidad reflectivo. Se pulsaría a 1A durante 10µs con un ciclo de trabajo bajo (ej., 1%). Un fotodetector emparejado colocado cerca detectaría la luz IR reflejada por un objeto. El tiempo y la amplitud del pulso detectado indican presencia y distancia aproximada. La alta potencia de pico asegura una señal de retorno fuerte, mientras que la carcasa transparente no atenúa la luz emitida o reflejada. El circuito debe incluir un excitador para el pulso de alta corriente y un amplificador sensible para la señal del detector.

10. Principio de Funcionamiento

El LTE-3277, cuando funciona como un emisor infrarrojo, opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando está polarizado directamente (ánodo positivo respecto al cátodo), los electrones y huecos se inyectan a través de la unión. Su recombinación libera energía en forma de fotones. Los materiales semiconductores específicos utilizados (típicamente arseniuro de galio y aluminio - AlGaAs) se eligen para producir fotones con una energía correspondiente a la luz infrarroja, con un pico alrededor de 865 nm de longitud de onda. La "alta velocidad" se refiere a la rapidez con la que la unión puede encenderse y apagarse, determinada por el tiempo de vida de los portadores y la capacitancia del circuito.

11. Tendencias Tecnológicas

En el campo de la optoelectrónica infrarroja, las tendencias incluyen el desarrollo de dispositivos con velocidades de modulación aún más altas para comunicación de datos (ej., para Li-Fi o buses industriales de alta velocidad), mayor eficiencia energética (más mW/sr por mA) y la integración de emisores y detectores en arreglos multielemento o combinados con CI excitadores en módulos de sensores inteligentes. También hay un impulso hacia la miniaturización en paquetes de montaje superficial (SMD) manteniendo o mejorando el rendimiento térmico. La tendencia de carcasas transparentes respalda aplicaciones que requieren acoplamiento óptico preciso y pérdida mínima de señal.